铁路信号系统轨道电路分路不良的危害及防治研究
摘要
关键词
铁路信号系统;轨道电路;分路不良;防治策略
正文
引言:轨道电路作为列车运行的“安全屏障”,在铁路信号系统中发挥着至关重要的作用,它利用钢轨回路传输信号,实现对列车位置的实时检测和速度控制。然而轨道电路易受环境因素影响而出现分路不良,导致信号失效,甚至引发追尾碰撞等严重事故。随着列车速度和运输密度的不断提高,轨道电路可靠性面临更大挑战,如何及时发现和消除轨道电路隐患,确保其安全稳定运行,已成为铁路部门的当务之急。
一、轨道电路分路不良对信号系统的潜在影响
轨道电路分路不良是影响铁路信号系统安全的重大隐患,分路不良会导致车轮与钢轨间电气绝缘能力降低,使轨道继电器无法正常吸合或释放,进而造成信号机杆臂位置与实际运行线路不一致,误导列车驾驶员判断,增大追尾、错线等事故风险。分路不良还会引起区间轨道电路被占用而无法显示空闲,或被释放而无法显示占用,导致列车越过停车信号或与前方列车发生碰撞。轨道电路一旦失去可靠性,列车运行控制系统将无法准确获取列车位置和运行状态信息,从而丧失对列车的有效管控,极易酿成恶性事故,因此保障轨道电路分路状态,是确保铁路信号系统安全稳定运行的基础。
二、轨道电路分路不良引发的危害
(一)诱发信号系统故障,引发列车运行事故
轨道电路分路不良最直接的危害是诱发信号系统故障,进而引发列车运行事故,当轨道电路发生分路时,设备将无法正确检测列车位置,导致进站、出站信号灯显示错误,使列车误入已被占用的轨道区段,极易发生追尾碰撞。同时,轨道电路分路还可能造成道岔区段被错误锁定或解锁,使列车在通过道岔时脱轨或冲出站台,2011年温州动车追尾事故,就是由于雷击导致轨道电路分路引发信号故障,使动车组在异常情况下继续运行,最终酿成重大事故。可见轨道电路分路不良对列车运行安全构成严重威胁,必须引起高度重视并采取有效防范措施。
(二)加重轨道电路日常维护检修工作量和成本
轨道电路分路不良不仅危及行车安全,也大大加重了日常维护检修工作量和成本,为确保列车正常运行,铁路部门需要安排大量人力物力,对轨道电路进行巡查、测试和保养。一旦发现分路故障,往往需要更换元器件或重新敷设电缆,费时费力,轨道电路检修作业必须在列车运行间隙进行,工作时间窗口有限,夜间施工又存在诸多安全隐患,给一线职工带来很大压力。频繁开展检修作业,不仅占用了铁路运力资源,也大幅增加了设备、材料和人工成本,从长远来看若轨道电路分路问题得不到根本解决,必将持续消耗铁路部门的人力财力,制约运输效率提升。
(三)制约列车正常运行,降低铁路运输效率
轨道电路分路不良除了危及行车安全、加重维护工作量外,还会直接制约列车的正常运行,降低铁路运输效率,当轨道电路出现故障时,相关区段信号将被强制设置为禁止通行,列车不得不在中途停车待避或绕行,行车间隔时间大大延长。轨道电路检修作业也必须占用列车运行线,列车会因此被迫限速或暂停通行,晚点率随之上升,铁路部门为确保行车安全,往往采取加大列车追踪间隔的措施,牺牲运输能力来换取安全裕度。长此以往,铁路运输效率必然大打折扣,列车正点率、开行密度等指标受到严重影响。
三、轨道电路分路不良的成因分析
(一)轨面锈蚀导致轨道电路导电性能下降
轨面锈蚀是导致轨道电路分路不良的常见原因之一,钢轨长期暴露在自然环境中,受潮湿和化学腐蚀影响,表面易生成一层氧化铁,即锈迹。锈迹附着在钢轨表面,会使钢轨与车轮间的电气接触电阻增大,降低轨道电路的导电性能,当锈蚀程度严重时,可导致轨道电路电流不能正常通过或发生局部短路,使列车检测器、区间闭塞装置等无法正常工作。尤其在多雨、高湿及沿海地区,钢轨锈蚀问题更为突出,极大影响了轨道电路的安全稳定运行。
(二)轨道电路受到粉尘等外部环境污染
轨道电路除了受锈蚀影响外,还易受粉尘等外部环境污染而发生分路,在干旱或大风天气,轨面容易积聚灰尘、泥沙等污染物,使轨道绝缘受到破坏。当污染物达到一定厚度时,可在钢轨与砟石道床间形成导电通路,造成轨道电路短路或分路。在工矿企业、货运站附近,污染问题尤为严重,矿石粉末、煤灰等导电性强的污染物,会大量堆积在线路上,对轨道电路绝缘构成严重威胁,除此之外一些腐蚀性或油性污染物也会损坏轨道电缆护套,引起短路故障。
(三)列车频繁运行对轨道电路元件的机械损伤
随着列车轴重和运行速度的不断提高,轨道电路元件承受着越来越大的冲击和振动,极易发生机械损伤而引起分路,列车车轮撞击钢轨时,会在轨面上产生剧烈的瞬时压力,使钢轨局部变形,加速绝缘材料老化。长期累积作用下,轨道电路的绝缘垫板、护套等部件出现裂纹、破损,使钢轨与砟石形成导电通路,机车牵引电动机产生的电磁干扰,也会对轨道电路元件造成一定损伤,频繁通过的重载列车,对道床稳定性也会产生不利影响,导致钢轨位移变形,进一步加剧轨道电路故障。
(四)钢轨轨面电压不稳引起轨道电路传输干扰
钢轨轨面电压的不稳定性,也是引起轨道电路分路不良的重要诱因,在电气化铁路上,由于接触网电流回流经轨面和大地,会在钢轨与砟石间产生一定电位差,干扰轨道电路信号传输。当电力机车启动或制动时,牵引电流剧烈变化,轨面电压波动加剧,容易引起轨道继电器误动作,由于钢轨存在纵向电阻不均匀、绝缘接头老化等问题,轨面电压分布不平衡,也会对轨道电路造成干扰,雨雪等恶劣天气下,因轨面污染层电阻率下降,轨道电流向邻近钢轨分流,更易引起轨道电路不稳定。
四、加强轨道电路分路防治的策略建议
(一)运用现代化监测诊断技术,动态评估轨道电路状态
加强轨道电路分路防治,首先要准确掌握设备状态,及时发现隐患,传统人工巡检方式效率低、易漏检,难以适应当前铁路发展需求。铁路部门应大力引进和运用轨道电路在线监测、故障诊断等现代化技术手段,实现对道路状态的动态评估,如采用图像识别、激光雷达等技术,对钢轨表面缺陷、污染物等进行自动检测,及时发现影响绝缘性能的异常情况。运用大数据分析手段,对轨道电路电气参数进行跟踪,预判故障发生趋势,建立轨道电路全寿命周期管理平台,实现设备状态的可视化管控,通过现代化检测诊断技术应用,可大幅提高隐患发现率,为轨道电路状态维护奠定基础。
(二)强化轨道和道床日常清洁维护,优化轨道电路运行环境
在轨道电路分路防治中,日常维护十分关键,铁路部门要制定完善的检查、清洁、保养等维护制度,明确作业流程和质量要求。加大轨面清洁频次和力度,采用专业设备定期清理钢轨表面污染物,避免污垢对绝缘构成威胁,加强道床维修养护,及时捣固道砟,保持砟石均匀、平整,杜绝“沉降、外溢”等不良状况。针对电气化区段,还应定期清理接触网、供电线路,防止杂物短路,对于环境恶劣的区段,要采取轨面防锈、绝缘加固等措施,提高轨道电路可靠性,通过日常维护作业,可有效改善轨道电路运行环境,降低外界因素干扰,从源头上预防短路故障发生。
(三)建立健全轨道电路分路管理制度,落实各方管控责任
轨道电路分路防治是一项综合性、系统性工程,需要通过健全管理制度,厘清各相关方责任,形成工作合力。铁路运营单位要制定轨道电路分路防治管理办法,明确运用、工务、电务等部门职责分工,建立协同工作机制,将轨道电路分路情况纳入安全管理、绩效考核范畴,完善奖惩机制,调动各方积极性。加强相关岗位人员业务培训,提高检修维护技能,建立重大故障快速反应机制,明确应急处置预案和流程,最大限度减少事故影响,通过健全的制度保障,可以促使各相关方切实履行管控责任,形成分工明确、各司其职、密切配合的轨道电路分路防治工作格局。
(四)定期开展轨道电路分路专项整治,消除安全隐患
对轨道电路分路问题,还应采取专项整治方式,集中力量进行重点治理,铁路部门要组织开展轨道线路分路隐患大排查,摸清底数,建立问题清单,根据轨道电气设备使用年限、故障频次、环境特点等因素,有针对性地制定整治方案,突出问题导向,确保整治实效。在整治过程中,要强化跨部门协作,加大资金投入和科技支持,组织专业队伍对关键部位、薄弱环节进行集中攻坚,采取轨面打磨、绝缘强化、元器件更换等措施,从根本上消除分路隐患。整治后,还应开展“回头看”,对整改落实情况进行督导检查,建立长效机制,防止问题反弹,通过定期开展专项整治,将轨道电路分路隐患动态清零,切实保障行车安全。
(五)引进先进轨道电路维修养护装备和技术,提高作业效率
当前,轨道电路维修作业还主要依靠人工操作,存在效率低下、质量不稳定等问题,已难以适应现代铁路高速、重载发展的需要,传统的人工巡检方式,受作业时间、天气等因素制约,检查频次低,容易遗漏设备隐患,人工打磨、捣固等作业质量易受施工人员技能和经验影响,作业强度大、一致性差。为了从根本上提升轨道线路养护水平,适应新时期铁路发展需求,铁路部门必须加大先进维修养护装备和技术的引进研发力度,要立足轨道线路设备安全状态检测、故障诊断、隐患处置等实际需求,重点围绕影响线路故障的关键因素,配备和应用一批智能化、专业化的检修设备及技术。如引进钢轨打磨车,采用精确的打磨工艺参数,可快速清理钢轨表面油污、锈蚀,恢复良好的绝缘性能和介电性能,配备道砟整形车,能自动捣固、整平道床,保持砟石的密实度和弹性,引进接触网检测车,搭载红外成像、激光雷达等仪器,可精准诊断接触网部件的磨损、变形等缺陷;应用高压脉冲轨道电路技术,防治铁路信号系统轨道电路分路不良问题,主要通过使用高压脉冲信号清除轨道电路中的杂波干扰,从而提高信号品质和减少
轨道电路分路不良的发生,为轨道电路安全稳定运行提供可靠保障。
结语
轨道电路是铁路信号系统安全运行的生命线,其分路状态关乎列车运行安全和效率,面对新形势新挑战,铁路部门必须以高度负责的态度,采取有力措施,持续加强轨道线路分路防治。树立现代化养护理念,坚持问题导向、目标导向,综合运用先进技术手段,完善体制机制,创新作业模式,构建全生命周期、动态实时的轨道电路安全管控体系,加强科技创新,着力破解轨道电路可靠性瓶颈问题,为铁路运输安全提供坚实保障。从设计源头、建设施工、运营维护等各环节入手,形成完善的轨道电路风险防治长效机制,能为轨道电路安全运行保驾护航,为铁路高质量发展提供有力支撑,让我们携手并肩为打造本质安全、智慧高效的现代化铁路网,实现人民铁路为人民的光荣使命而不懈奋斗。
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作者简介:郝晓洁(1995.02-)女,吉林永吉人,本科,助理工程师;助理会计师,研究方向:铁路信号专业。
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